A análise de viabilidade econômica para a elevação dos níveis MEPS de motores de indução no Brasil é feita simulando a transição para o MEPS obrigatório do nível IR2 para o nível IR3 Premium que está sob análise pelo CGIEE e deve ocorrer em breve (SOARES et al., 2013). O custo de MWh economizado é determinado para ambas as transições (IR1 a IR2 e IR2 a IR3) e os resultados são comparados com os demais custos de geração de eletricidade.
Uma simulação para economia a ser gerada com a transição dos níveis MEPS de IR2 para IR3 até ano de 2030 também é apresentada usando os dados apresentados no Item 5.3.2.
As Figuras 59 a 62 mostram uma análise da viabilidade da melhoria da eficiência dos motores de indução (IM) dos níveis de IR2 para IR3 no Brasil para motores de pequenas (1,5 cv, Figura 59), médias (15 cv e 50 cv, Figuras 60 e 61, respectivamente) e grandes potências (150 cv, Figura 62). Cada Figura mostra os limites de viabilidade para motores com 2, 4, 6 e 8 polos. As características médias de operação dos motores de indução na indústria (Figura 5.11) são usadas como referência para a análise da viabilidade desta transição. O limite de viabilidade é representado por uma área que representa a incerteza da tarifa de eletricidade industrial no Brasil (± 18,05% de variação regional (Tabela 3.2)). O lado superior do limite representa a tarifa mais baixa, enquanto o lado inferior representa a tarifa mais elevada.
Figura 59 - Limites de viabilidade para o aumento da eficiência de um motor de indução trifásico de baixa tensão/1,5cv/60 Hz do nível IR2 para IR3. Inclui pontos de operação médios para a Indústria dos EUA, UE e Brasil.
Fonte: Elaborado pelo autor.
5.4.1.1 Motores de pequena potência
Para uma potência nominal pequena (Figura 59), é claro que o ponto de operação médio da indústria brasileira está acima dos limites de viabilidade, com exceção do motor de 4 polos, cuja viabilidade depende da tarifa de eletricidade (as tarifas mais baixas tornam a opção para motores IR3 inviável economicamente). Este é um problema porque o motor de 4 polos representa a maior parcela da população de motores (50% -70% (Tabela 5.5)). Os pontos de operação médios para a indústria da UE e dos EUA ficariam abaixo dos limites
1,5cv
IR2→IR3
econômicos, exceto para os motores de 6 polos. Esta última conclusão é apenas para fins de comparação, já que estamos usando parâmetros do Brasil.
5.4.1.2 Motores de média potência
Para a potência nominal média, as curvas das Figuras 60 e 61 mostram uma tendência diferente, não há viabilidade para os motores de 8 polos e os motores de 6 polos depende do valor da tarifa para sua viabilidade para a indústria brasileira. Já os motores de 2 e 4 polos estão com os limites de viabilidade bem abaixo do ponto médio de operação da indústria brasileira, tornando a transição de MEPS (IR2 para IR3) vantajosa para o consumidor. Os pontos de operação médios dos EUA e da indústria da UE ainda estão fora da área de viabilidade para esta simulação, mas revelaram uma melhora com o aumento da faixa de potência.
Figura 60 - Limites de viabilidade para o aumento da eficiência de um motor de indução trifásico de baixa tensão/15cv/60 Hz do nível IR2 para IR3. Inclui pontos de operação médios para a Indústria dos EUA, UE e Brasil.
Fonte: Elaborado pelo autor.
5.4.1.3 Motores de grande potência
A simulação do motor de 150 cv (Figura 62) mostra números ainda melhores, com os pontos de operação médios da indústria brasileira acima do limite de viabilidade, com exceção de um resiliente motor de 8 polos, cujos limites econômicos englobam o ponto de operação da indústria brasileira na área intermediária (viável para as Tarifas de eletricidade mais baixas). A indústria dos EUA tem um ponto médio de operação semelhante à brasileira para esta faixa de potência e a indústria da UE opera em uma percentagem de carga mais
15cv
IR2→IR3
baixa, o que tornaria a transição viável para motores de 2 polos e relativamente viável para 6 polos e 4 polos.
Figura 61 - Limites de viabilidade para o aumento da eficiência de um motor de indução trifásico de baixa tensão/50cv/60 Hz do nível IR2 para IR3. Inclui pontos de operação médios para a Indústria dos EUA, UE e Brasil.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Figura 62 - Limites de viabilidade para o aumento da eficiência de um motor de indução trifásico de baixa tensão/150cv/60 Hz do nível IR2 para IR3. Inclui pontos de operação médios para a Indústria dos EUA, UE e Brasil.
Fonte: Elaborado pelo autor.
50cv
IR2→IR3
150cv
IR2→IR3
5.4.1.4 Custos da Energia Economizada
As Figuras 63 e 64 mostram o Custo de Energia Economizada (U$/MWh) para as transições: do nível MEPS IR1 para IR2, ocorrida em 2012, e do IR2 para o IR3. A Tabela 5.6 complementa essa comparação, mostrando o aumento médio nos níveis de eficiência e do custo de aquisição dos motores para ambas as transições. A Figura 64 ainda compara este custo com outras formas de investimento em energia, mais especificamente o custo da energia para diversas formas de geração de energia elétrica.
Figura 63 – Comparação do Custo da Energia Economizada para a transição dos níveis IR1 para IR2 com a transição dos níveis IR2 para IR3 no Brasil.
Fonte: Elaborado pelo autor.
A primeira constatação é que a transição IR2 para IR3 apresenta custos de energia economizada superiores à da transição IR1 para IR2. Esse comportamento é esclarecido pela informação na Tabela 5.6: o aumento médio de eficiência para a transição IR2 para IR3 é menor do que o anterior, assim como é o aumento médio de preço, mas em menor proporção, o que aumenta os custos de energia economizados.
O aumento do custo de energia economizado para a transição dos níveis MEPS IR2 para IR3, quando comparado com o IR1 para IR2, traz uma dificuldade extra para a viabilidade econômica, mas ainda é um indicador positivo para o programa MEPS dos motores elétricos, uma vez que os números são competitivos com os custos de geração de eletricidade no Brasil, como mostra a Figura 64. Somente os motores de pequena potência tem um custo de energia economizado superior a alguns custos de geração de eletricidade; os
motores de potência média (acima de 40 cv e abaixo de 100 cv) tem um custo ainda menor do que o custo de geração hidroelétrica.
Figura 64 – Comparação do Custo da Energia Economizada para a transição de níveis MEPS de motores elétricos (IR1 para IR2 e IR2 para IR3) com custos de geração de eletricidade de diversas fontes primárias.
Fonte: Elaborado pelo autor usando dados de (DGSE/MME, 2016)
Tabela 5.6 - Comparação dos aumentos de eficiência e do preço dos motores de indução para a transição MEPS de IR1 para IR2 e de IR2 para IR3.
Aumento Médio da
Eficiência Aumento Médio do Preço Faixa de Potência IR1→ IR2 IR2 → IR3 IR1→ IR2 IR2 → IR3
1 ≤ cv ≤ 10 2,3% 1,8% 37,5% 24,4%
10 < cv ≤ 40 2,4% 1,0% 35,8% 23,8%
40 < cv ≤ 100 1,2% 1,0% 38,1% 23,8%
100 < cv ≤ 300 1,1% 0,7% 47,2% 25,4%
Fonte: Elaborado pelo autor.
Deve ser observado que o Brasil tem uma grande dependência da geração de hidroelétricas (Hidroelétrica (64%); Térmica(Gás) (12,9%); Biomassa (8,0%); Térmica (Óleo) (4,8%); Eólica (3,5%); Nuclear (2,4%); Solar (0,01%) (EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA (BRASIL), 2016) e durante períodos de longas estações secas, o custo da geração térmica dita o custo de geração, elevando o custo médio de geração de eletricidade e tornando o investimento em programas de eficiência ainda mais atraentes.
5.4.1.5 Economia Prevista para Plano Nacional de Eficiência Energética-PNEf
O impacto global da melhoria da eficiência do motor de indução dos níveis IR2 para IR3 MEPS é de cerca de 164 GWh/ano, e, se adotado a partir de 2019 levará a uma economia de cerca de 3.400 GWh/ano até 2030. Esses resultados são provenientes da estimativa de estoque mostrado na Tabela 5.3, supondo que os motores de indução correspondam a cerca de 40% do número total de motores integrais no país e que todas as vendas de motores de indução a partir de 2019 estarão sob níveis de IR3. Usando o consumo total de eletricidade previsto para 2030 pelo PNEF (Plano Nacional de Energia 2030) (MME, 2011) para a Indústria Brasileira (410 TWh sob o cenário B2), a melhoria na eficiência do motor de indução contribuirá para a redução de 0,84 % desse total. A Tabela 5.7 mostra os números relativos à economia de eletricidade esperada em 2030 e o programa MEPS elétrico seria responsável por 6,9% da economia total de energia prevista pelo PNEf.
Tabela 5.7 – Economia total de eletricidade para a transição de níveis MEPS de motores elétricos de IR2 para IR3 no Brasil
Economia em
2019 Economia em 2030 % da Economia no Total Transição de IR2
para IR3 164 GWh 3.446 GWh 6,9%
Fonte: Elaborado pelo autor.